1、電氣工程根底電氣工程根底本章要求1.熟習電力線路的根本構造；2.掌握輸電線路等值電路及參數計算；3.掌握變壓器等值電路及參數計算；4.掌握開式電力網的潮流計算方法；5.了解閉式電力網的潮流計算方法；6.掌握輸電線路導線截面的計算與選擇方法；7.熟習電力網電能損耗計算；8.掌握電力網降損措施。4.1 電力系統元件參數及等值電路4.2 簡單電力網的潮流計算 4.3 輸電線路導線截面的選擇 4.4 電力網的電能損耗 4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路 一、電力線路的構造一、電力線路的構造 1架空線路架空線路 架空線路主要由架空線路主要由導線、避雷線即架導線、避雷線即架空地線

2、、桿塔、絕空地線、桿塔、絕緣子和金具等部件組緣子和金具等部件組成，如圖成，如圖4.1所示。所示。 圖圖4.1 架空線路的構造架空線路的構造4.1 4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路 一、電力線路的構造一、電力線路的構造 1架空線路架空線路4.1 4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路 一、電力線路的構造一、電力線路的構造 1架空線路架空線路導線和避雷線：導線的作用是傳導電流、保送電能；導線和避雷線：導線的作用是傳導電流、保送電能； 避雷線避雷線的作用是將雷電流引入大地，以維護電力線路免遭雷擊。的作用是將雷電流引入大地，以維護電力線路免遭雷擊。圖圖

3、4.2 裸導線的構造裸導線的構造a單股線單股線 b多股絞線多股絞線 c鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線 架空線路采用的導線構外型式主要有單股、多股絞線和架空線路采用的導線構外型式主要有單股、多股絞線和鋼芯鋁絞線三種，如圖鋼芯鋁絞線三種，如圖4.2所示。所示。4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路導線資料：要求電阻率小、機械強度大、質量輕、不易腐蝕、導線資料：要求電阻率小、機械強度大、質量輕、不易腐蝕、價錢廉價、運轉費用低等，常用資料有銅、鋁和鋼。價錢廉價、運轉費用低等，常用資料有銅、鋁和鋼。導線的構外型式：導線分為裸導線和絕緣導線兩大類，高壓導線的構外型式：導線分為裸導線和絕緣導線兩

4、大類，高壓線路普通用裸導線，低壓線路普通用絕緣導線。線路普通用裸導線，低壓線路普通用絕緣導線。架空導線的型號架空導線的型號 TJ銅絞線銅絞線 ，特殊運用，例：，特殊運用，例：TJ-16；TJ-25LJ鋁絞線，用于鋁絞線，用于10kV及以下架空線路，例：及以下架空線路，例：TJ-16；TJ-25 LGJ鋼芯鋁絞線，用于鋼芯鋁絞線，用于35kV及以上架空線路及以上架空線路 ，例：，例：LGJ-400/50 GJ鋼絞線，用作避雷線鋼絞線，用作避雷線 4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路分裂導線來防止電暈并減小線路感抗分裂導線來防止電暈并減小線路感抗 檔距：同一線路上相鄰兩根桿

5、塔之間的程度間隔稱為架空檔距：同一線路上相鄰兩根桿塔之間的程度間隔稱為架空線路的檔距或跨距。線路的檔距或跨距。 弧垂：導線懸掛在桿塔的絕緣子上，自懸掛點至導線最低弧垂：導線懸掛在桿塔的絕緣子上，自懸掛點至導線最低點的垂直間隔稱為弧垂。點的垂直間隔稱為弧垂。線間間隔：線間間隔：380V為為0.40.6m；610kV為為0.81m；35kV為為23.5m；110kV 為為34.5m。4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路架空線路的幾個概念架空線路的幾個概念 4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路F三相四線制低壓線路的導線，普通都采用程度陳列；三相四線制低

6、壓線路的導線，普通都采用程度陳列；F三相三線制的導線，可三角陳列，也可程度陳列；三相三線制的導線，可三角陳列，也可程度陳列；F多回路導線同桿架設時，可三角、程度混合陳列，也可全多回路導線同桿架設時，可三角、程度混合陳列，也可全部垂直陳列；部垂直陳列；F電壓不同的線路同桿架設時，電壓較高的線路應架設在上電壓不同的線路同桿架設時，電壓較高的線路應架設在上面，電壓較低的線路應架設在下面；面，電壓較低的線路應架設在下面；F架空導線和其他線路交叉跨越時，電力線路應在上面，通架空導線和其他線路交叉跨越時，電力線路應在上面，通訊線路應在下面。訊線路應在下面。導線在桿塔上的陳列方式：導線在桿塔上的陳列方式：

7、架空線路的幾個概念架空線路的幾個概念 4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路桿塔：用來支撐導線和避雷線，并使導線與導線、導線與大桿塔：用來支撐導線和避雷線，并使導線與導線、導線與大地之間堅持一定的平安間隔。地之間堅持一定的平安間隔。 F按資料分：有木桿、鋼筋混凝土桿水泥桿和鐵塔。按資料分：有木桿、鋼筋混凝土桿水泥桿和鐵塔。F按用途分：有直線桿塔中間桿塔、轉角桿塔、耐張桿塔按用途分：有直線桿塔中間桿塔、轉角桿塔、耐張桿塔承力桿塔、終端桿塔、換位桿塔和跨越桿塔等。承力桿塔、終端桿塔、換位桿塔和跨越桿塔等。 橫擔的長度取決于線路電壓等級的高低、檔距的大小、安橫擔的長度取決于線路

8、電壓等級的高低、檔距的大小、安裝方式和運用地點等。裝方式和運用地點等。桿塔的分類桿塔的分類橫擔：電桿上用來安裝絕緣子。常用的有木橫擔、鐵橫擔橫擔：電桿上用來安裝絕緣子。常用的有木橫擔、鐵橫擔和瓷橫擔三種。和瓷橫擔三種。 4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路絕緣子和金具：絕緣子用來使導線與桿塔之間堅持足夠的絕絕緣子和金具：絕緣子用來使導線與桿塔之間堅持足夠的絕緣間隔；金具是用來銜接導線和絕緣子的金屬部件的總稱。緣間隔；金具是用來銜接導線和絕緣子的金屬部件的總稱。常用的絕緣子主要有針式、懸式和棒式三種。常用的絕緣子主要有針式、懸式和棒式三種。針式絕緣子：用于針式絕緣子：用于

9、35kV及以下線路上，用在直線桿塔或小及以下線路上，用在直線桿塔或小轉角桿塔上。轉角桿塔上。懸式絕緣子：用于懸式絕緣子：用于35kV以上的高壓線路上，通常組裝成絕以上的高壓線路上，通常組裝成絕緣子串運用緣子串運用35kV為為3片串接；片串接；60kV為為5片串接；片串接；110kV為為7片串接。片串接。 棒式絕緣子：棒式絕緣子多兼作瓷橫擔運用，在棒式絕緣子：棒式絕緣子多兼作瓷橫擔運用，在110kV及以及以下線路運用比較廣泛。下線路運用比較廣泛。1.1.架空輸電線架空輸電線避雷線導線四分裂桿塔絕緣子串 典型架空輸電線路的照片雙分裂導線500kV換位塔大型跨越塔10kV跨越塔同桿雙回塔10kV同桿

10、雙回塔轉角塔不同資料的絕緣子不同資料的絕緣子鋼化玻璃絕緣子 瓷絕緣子 合成絕緣子 絕緣子方式絕緣子方式針式絕緣子瓷橫擔絕緣子懸式絕緣子電壓等級與直線桿塔上懸垂絕緣子串中絕緣電壓等級與直線桿塔上懸垂絕緣子串中絕緣 子數量的關系子數量的關系 系統標稱電壓kV3563110220330500每串絕緣子片數3571317192528金具金具 金具種類金具種類并溝線夾接續金具懸垂線夾耐張線夾結合金具Z型掛板4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路2電纜線路電纜線路與架空線相比較與架空線相比較缺陷：造價高；缺點后檢測缺點點位置和修復困難；缺陷：造價高；缺點后檢測缺點點位置和修復困難；優

11、點：占用土地面積少；受外力及環境破壞的概率低，優點：占用土地面積少；受外力及環境破壞的概率低，因此供電可靠；對人身較平安；可使城市環境美觀。因此供電可靠；對人身較平安；可使城市環境美觀。運用：在發電廠和變電所的進出線處，在線路需穿過江運用：在發電廠和變電所的進出線處，在線路需穿過江河處，在短少空中走廊的大城市中，以及國防或特殊需求河處，在短少空中走廊的大城市中，以及國防或特殊需求的地域，往往都要采用電力電纜線路。此外，采用直流輸的地域，往往都要采用電力電纜線路。此外，采用直流輸電的電纜線路完成跨海輸電會更顯示其優越性。電的電纜線路完成跨海輸電會更顯示其優越性。 4.1 電力系統元件參數和等值電

12、路電力系統元件參數和等值電路2電纜線路電纜線路電纜的構造：包括導體、絕緣層和維護包皮三部分。電纜的構造：包括導體、絕緣層和維護包皮三部分。 分為單芯、三芯和四芯等分為單芯、三芯和四芯等種類。單芯電纜的導體截面是種類。單芯電纜的導體截面是圓形的；三芯或四芯電纜的導圓形的；三芯或四芯電纜的導體截面除圓形外，更多是采用體截面除圓形外，更多是采用扇形。扇形。扇形三芯電纜扇形三芯電纜1導體導體 2紙絕緣紙絕緣 3鉛包皮鉛包皮 4麻襯麻襯 5鋼帶鎧甲鋼帶鎧甲 6麻被麻被導體：由多股銅絞線或鋁絞線制成。導體：由多股銅絞線或鋁絞線制成。4.1 電力系統元件參數和等值電路電力系統元件參數和等值電路絕緣層：用來使

13、導體與導體之間、導體與絕緣層：用來使導體與導體之間、導體與維護包皮之間堅持絕緣。絕緣資料普通有維護包皮之間堅持絕緣。絕緣資料普通有油浸紙、橡膠、聚乙烯、交聯聚氯乙烯等。油浸紙、橡膠、聚乙烯、交聯聚氯乙烯等。 維護包皮：用來維護絕緣層，使其在運輸、維護包皮：用來維護絕緣層，使其在運輸、敷設及運轉過程中免不受機械損傷，并防敷設及運轉過程中免不受機械損傷，并防止水分浸入和絕緣油外滲。常用的包皮有止水分浸入和絕緣油外滲。常用的包皮有鋁包皮和鉛包皮。此外，在電纜的最外層鋁包皮和鉛包皮。此外，在電纜的最外層還包有鋼帶鎧甲，以防止電纜受外界的機還包有鋼帶鎧甲，以防止電纜受外界的機械損傷和化學腐蝕。械損傷和化

14、學腐蝕。2電纜線路電纜線路扇形三芯電纜扇形三芯電纜1導體導體 2紙絕緣紙絕緣 3鉛包皮鉛包皮 4麻襯麻襯 5鋼帶鎧甲鋼帶鎧甲 6麻被麻被2.電纜線路電纜線路電纜的敷設方式：電纜的敷設方式：4.1 電力系統元件參數和等效電路電力系統元件參數和等效電路直接埋入土中：埋設深度普通為直接埋入土中：埋設深度普通為0.70.8m，應在凍土層，應在凍土層以下。當多條電纜并列敷設時，應留有一定間隔，以利于以下。當多條電纜并列敷設時，應留有一定間隔，以利于散熱。散熱。 電纜溝敷設：當電纜條數較多時，宜采用電纜溝敷設，電電纜溝敷設：當電纜條數較多時，宜采用電纜溝敷設，電纜置于電纜溝的支架上，溝面用水泥板覆蓋。纜置

15、于電纜溝的支架上，溝面用水泥板覆蓋。穿管敷設：當電力電纜在室內明敷或暗敷時，為了防電纜穿管敷設：當電力電纜在室內明敷或暗敷時，為了防電纜遭到機械損壞，普通多采用穿鋼管的敷設方式。遭到機械損壞，普通多采用穿鋼管的敷設方式。2.電纜線路電纜線路 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路1輸電線路的參數計算輸電線路的參數計算電力系統三相對稱運轉時，電力線路的等值電路是以導電力系統三相對稱運轉時，電力線路的等值電路是以導線的電阻、電抗電感以及導線的對地電導、電納電線的電阻、電抗電感以及導線的對地電導、電納電容為參數組成的單相電路。容為參數組成的單相電路。 二、輸電線路的參數計算

16、及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路1輸電線路的參數計算輸電線路的參數計算電阻反映線路導體經過電流時產生的有功功率損失；電阻反映線路導體經過電流時產生的有功功率損失；電抗電感反映載流線路周圍產生的磁場效應；電抗電感反映載流線路周圍產生的磁場效應；電導反映電暈景象及絕緣子泄露電流產生的有功功率損失；電導反映電暈景象及絕緣子泄露電流產生的有功功率損失；電納電容反映載流線路周圍產生的電場效應。電納電容反映載流線路周圍產生的電場效應。留意：這些參數是沿線路均勻分布的。留意：這些參數是沿線路均勻分布的。 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路1輸電線路的參數計算輸電線路的

17、參數計算電阻：電阻： 單根導線的單位長度直流電阻為：單根導線的單位長度直流電阻為： 1rS導線的交流電阻比直流電阻增大導線的交流電阻比直流電阻增大0.2%1%，主要是由于：，主要是由于：F應思索集膚效應和臨近效應的影響；應思索集膚效應和臨近效應的影響；F導線為多股絞線，使每股導線的實踐長度比線路長度長導線為多股絞線，使每股導線的實踐長度比線路長度長;F導線的額定截面即標稱截面普通略大于實踐截面。導線的額定截面即標稱截面普通略大于實踐截面。 通常取通常取 ; ; km/mm8 .182Cukm/mm5 .312Al工程計算中，可先查出導線單位長度電阻值工程計算中，可先查出導線單位長度電阻值 r1

18、，那，那么么lrR1需求指出：手冊中給出的需求指出：手冊中給出的 r1值，那么是指溫度為值，那么是指溫度為20時的導線時的導線電阻，當實踐運轉的溫度不等于電阻，當實踐運轉的溫度不等于20時，應按下式進展修正：時，應按下式進展修正： )20(120rr式中，式中，為電阻的溫度系數為電阻的溫度系數(1/)，銅取，銅取0.003821/，鋁取，鋁取0.00361/。 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路電抗：電抗： 每相導線單位長度的等值電抗為：每相導線單位長度的等值電抗為：412 (4.6lg0.5) 100.1445lg0.0157gegerrDDxfrr3abbcc

19、ageDD D D 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路式中，式中，r為相對磁導率，銅和鋁的為相對磁導率，銅和鋁的 ; r為導線半徑為導線半徑m； 為三相導線的線間幾何均距為三相導線的線間幾何均距m。1rgeD 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路假設為分裂導線，式中的假設為分裂導線，式中的r r用用reqreq替代，思索分裂根數替代，思索分裂根數m m即即可。可。eq12mmkkrrd1eq0.01570.14451gerDxgrmm m為每相導線的分裂根數；為每相導線的分裂根數；r r為分裂導線的每一根子導線為分裂導線的每一根子導線的

20、半徑；的半徑；d1kd1k為分裂導線一相中第為分裂導線一相中第1 1根與第根與第k k根子導線之根子導線之間的間隔，間的間隔，k=2,3,mk=2,3,m；為有示連乘運算的符號。為有示連乘運算的符號。 留意：為了使三相導線的留意：為了使三相導線的電氣參數對稱，應將輸電電氣參數對稱，應將輸電線路的各相導線進展換位。線路的各相導線進展換位。一次整循環換位一次整循環換位假設三相導線等邊三角假設三相導線等邊三角形陳列，那么形陳列，那么 geDD假設三相導線程度等間假設三相導線程度等間隔陳列，那么隔陳列，那么3321.26geDDD通常架空線路的電抗值在通常架空線路的電抗值在0.4/km左右，那么左右，

21、那么 lxX1 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路3abbccageDD D D三相導線的布置方式三相導線的布置方式a等邊三角形布置等邊三角形布置 b程度等距布置程度等距布置電納：電納：每相導線單位長度的等值電容每相導線單位長度的等值電容F/km為：為： 610.024110lggeCDr那么單位長度的電納那么單位長度的電納S/km為：為： 6117.5810lggebCDr普通架空線路普通架空線路b1的值為的值為 S/km左右，那左右，那么么 62.8 10lbB1電導：電導： 電導參數是反映沿線路絕緣子的泄露電流和導線周電導參數是反映沿線路絕緣子的泄露電流和導

22、線周圍空氣電離產生的電暈景象而產生的有功功率損耗圍空氣電離產生的電暈景象而產生的有功功率損耗 。 闡明：通常架空線路的絕緣良好，泄露電流很小，可以忽略不計。闡明：通常架空線路的絕緣良好，泄露電流很小，可以忽略不計。 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路電暈景象：在架空線路帶有高電壓的情況下，當導線外表電暈景象：在架空線路帶有高電壓的情況下，當導線外表的電場強度超越空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離的電場強度超越空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離而產生部分放電的景象。而產生部分放電的景象。 當線路電壓高于電暈臨界電壓時，將出現電暈損耗，與當線路電壓高于電暈臨界

23、電壓時，將出現電暈損耗，與電暈相對應的導線單位長度的等值電導電暈相對應的導線單位長度的等值電導S/km為：為： 32110UPgglgG1因此，因此， 式中，式中， 為實測線路單位長度的電暈損耗功率為實測線路單位長度的電暈損耗功率kW/km。 gP留意：通常由于線路走漏電流很小，而電暈損耗在設計線路留意：通常由于線路走漏電流很小，而電暈損耗在設計線路時曾經采取措施加以限制，故在電力網的電氣計算中，近似時曾經采取措施加以限制，故在電力網的電氣計算中，近似以為以為 。 0G 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路表表4.2 4.2 不需計算電暈的導線最小直徑海拔不超越不需

24、計算電暈的導線最小直徑海拔不超越1000m1000m額定電壓(kV)60以下110154220330500750導線外徑(mm)不限制9.613.721.333.2221.3相應導線型號LGJ-50LGJ-95LGJ-600LGJ-600LGJ-240LGJQ-4002LGJQ-5004 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路2輸電線路的等效電路輸電線路的等效電路 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路分布參數等值電路分布參數等值電路2輸電線路的等效電路輸電線路的等效電路一字型等效電路一字型等效電路 ： 用于長度不超越用于長度不超越100km

25、的架空線路的架空線路35kV及以下和線及以下和線路不長的電纜線路路不長的電纜線路10kV及以下。及以下。型或型或T型等效電路：型等效電路：110220kV和和長度不超越長度不超越100km的電纜線路的電纜線路10kV以上。以上。 用于長度為用于長度為100300km的架空線路的架空線路圖圖4.21 一字型等效電路一字型等效電路圖圖4.22 型或型或T型等效電路型等效電路a型型 bT型型 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路例例4.1 例例4.24.1 電力系統元件參數和等效電路電力系統元件參數和等效電路 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路1

26、雙繞組變壓器雙繞組變壓器 雙繞組變壓器采用雙繞組變壓器采用型等效電路。型等效電路。35kV及以下的變壓器，及以下的變壓器，勵磁支路可忽略不計，可用簡化等效電路。勵磁支路可忽略不計，可用簡化等效電路。留意：變壓器等值電路中的電納的符號與線路等值電路中電納的符號相留意：變壓器等值電路中的電納的符號與線路等值電路中電納的符號相反，前者為負，后者為正；由于前者為感性，后者為容性。反，前者為負，后者為正；由于前者為感性，后者為容性。 雙繞組變壓器的等效電路雙繞組變壓器的等效電路a型等效電路型等效電路 b勵磁支路用功率表示的等效電路勵磁支路用功率表示的等效電路 c簡化等效簡化等效電路電路電阻電阻RT：22

27、33Cu231010NkNTTNSPPI RRU 221000kNTNPURS由于由于 所以所以 電抗電抗XT：由于由于 323%10010010NTNTkNNI ZS XUUU2%100NkTNU UXS對小容量變壓器，對小容量變壓器， 那么那么2%100NkTNU UZS22TTTRZX所以所以 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路電導電導GT：變壓器的電導是用來表示鐵心損耗的。變壓器的電導是用來表示鐵心損耗的。 02210001000FeTNNPPGUU電納電納BT：02%100NTNISBU變壓器的電納是用來表征變壓器的勵磁特性的。變壓器的電納是用來表征變壓器的

28、勵磁特性的。所以所以 S 因此因此 S 闡明：以上各式中，闡明：以上各式中， U U 、S S、P P、Q Q、的單位分別為、的單位分別為kVkV、MVAMVA、kWkW和和kvarkvar。 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路三繞組變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器的等效電路如圖三繞組變壓器的等效電路如圖3-19所示。所示。 圖圖4.26 三繞組變壓器的等效電路三繞組變壓器的等效電路a勵磁回路用導納表示勵磁回路用導納表示 b勵磁回路用功率表示勵磁回路用功率表示 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路電阻電阻RT1、 RT2、 RT3三繞組變壓器容量

29、比有三種不同類型：三繞組變壓器容量比有三種不同類型：F100/100/100：三個繞組的容量均等于變壓器的額定容量；：三個繞組的容量均等于變壓器的額定容量；F100/100/50：第三個繞組的容量為變壓器額定容量的：第三個繞組的容量為變壓器額定容量的50%；F100/50/100：第二個繞組的容量為變壓器額定容量的：第二個繞組的容量為變壓器額定容量的50%。 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路112312321223313233112121212kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP211222222332100010001000kNTNkNTNkNTNP

30、URSP URSP URS121223233131kkkkkkkkkPPPPPPPPP 由由 得：得： 所以所以 經過短路實驗可得到任兩個繞組的短路損耗經過短路實驗可得到任兩個繞組的短路損耗 、 、 ，那么每一個繞組的短路損耗為，那么每一個繞組的短路損耗為 12kP23kP31kP對對100/100/100的變壓器：的變壓器： 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路2223232323322313131313100450100450NkkkkNNkkkkNSPPPPSSPPPPS 短路實驗有兩組數據是按短路實驗有兩組數據是按50%容量的繞組到達額定容量容量的繞組到達額定容

31、量時丈量的值。因此，應先將各繞組的短路損耗按變壓器的額時丈量的值。因此，應先將各繞組的短路損耗按變壓器的額定容量進展折算，然后再計算電阻。如對容量比為定容量進展折算，然后再計算電阻。如對容量比為100/100/50的變壓器，其折算公式為的變壓器，其折算公式為式中，式中， 、 為未折算的繞組間短路損耗銘牌數據；為未折算的繞組間短路損耗銘牌數據； 、 為折算到變壓器額定容量下的繞組間短路損耗。為折算到變壓器額定容量下的繞組間短路損耗。23kP31kP23kP31kP對對100/100/50和和100/50/100的變壓器：的變壓器： 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路電抗

32、電抗XT1、 XT2、XT31121323212233132331121%(%)21%(%)21%(%)2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU所以所以 121223233131%kkkkkkkkkUUUUUUUUU由由 得：得： 211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS電導電導GT與電納與電納BT ： 同雙繞組變壓器。同雙繞組變壓器。闡明：闡明：1廠家給出的短路電壓百分數已廠家給出的短路電壓百分數已歸算到變壓器的額定容量，因此在計算電歸算到變壓器的額定容量，因此在計算電抗時，不論變壓器各繞組的容量比如何，抗時，不論變壓器各繞組的容量

33、比如何，其短路電壓百分數不用再進展折算。其短路電壓百分數不用再進展折算。2參數計算時，要求將參數歸算到哪一參數計算時，要求將參數歸算到哪一電壓等級，那么計算公式中的電壓等級，那么計算公式中的 UN為相應為相應等級的額定電壓。等級的額定電壓。 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路3自耦變壓器的參數和等值電路自耦變壓器的參數和等值電路 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路電力系統中運用的普通是三繞組自耦變壓器，其電氣接線如電力系統中運用的普通是三繞組自耦變壓器，其電氣接線如圖圖4.284.28a a所示。就端子等效而言，它和普通三繞組變壓器所示。就端

34、子等效而言，它和普通三繞組變壓器一樣的，見圖一樣的，見圖4.284.28b b。因此，自耦變壓器的參數和等值電。因此，自耦變壓器的參數和等值電路確實定也和普通變壓器一樣。路確實定也和普通變壓器一樣。 3自耦變壓器的參數和等值電路自耦變壓器的參數和等值電路23NSS3NSS23kP31kP23%kU31%kU因自耦變壓器第三繞組的容量小于變壓器的額定容量因自耦變壓器第三繞組的容量小于變壓器的額定容量SNSN，而短路實驗數據中的而短路實驗數據中的 普通是未經普通是未經歸算的。歸算的。、所以，用此數據進展參數計算時有一個容量歸算問題，所以，用此數據進展參數計算時有一個容量歸算問題，即需將短路損耗乘以

35、即需將短路損耗乘以 ，將短路電壓百分值乘以，將短路電壓百分值乘以例例4.3 例例4.41212%kkUU23233%NkkSUUS31313%NkKSUUS4變壓器的變壓器的型等值電路型等值電路 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路通常在變壓器等值電路中，通常在變壓器等值電路中，變壓器的阻抗是折算到高壓側變壓器的阻抗是折算到高壓側的，因此計算得到的低壓側電的，因此計算得到的低壓側電壓、電流也均為折算到高壓側壓、電流也均為折算到高壓側的數值。的數值。為直接求出低壓側的實踐電為直接求出低壓側的實踐電壓與實踐電流，可在變壓器等壓與實踐電流，可在變壓器等值電路中，添加一個只反映

36、變值電路中，添加一個只反映變比的理想變壓器。比的理想變壓器。所謂理想變壓器是一種無損所謂理想變壓器是一種無損耗、無漏磁，也不需求勵磁電耗、無漏磁，也不需求勵磁電流的變壓器。流的變壓器。 假設不計勵磁支路或將假設不計勵磁支路或將勵磁支路另外處置勵磁支路另外處置 1122212TUI ZUkUIIIk1211122122112211TTTTTTUkUkkIUUUZZZk kkUk UkIkIUUUZZZ1112212211TTTTIk Y UkYUUIkYUUk kY U1TTYZ4變壓器的變壓器的型等值電路型等值電路例例4.5 四、發電機和負荷的參數及等值電路四、發電機和負荷的參數及等值電路 1

37、.1.發電機的參數及等值電路發電機的參數及等值電路 1 1發電機的電抗發電機的電抗 制造廠普通給出以電機額定阻抗為基準的發電機電制造廠普通給出以電機額定阻抗為基準的發電機電抗百分比抗百分比XG(%)XG(%)，即，即 %/100GGNXXZ22cos/3NNNNNNNNUUZUISP2%cos1001003GGNNNGNNXXUUXPI2 2發電機的等值電路發電機的等值電路 四、發電機和負荷的參數及等值電路四、發電機和負荷的參數及等值電路 1.1.發電機的參數及等值電路發電機的參數及等值電路 圖圖4.34 4.34 發電機的等值電路發電機的等值電路(a) (a) 以電壓源表示；以電壓源表示；

38、(b) (b) 以發出的功率表示；以發出的功率表示；(c) (c) 以發出的有功功率及機端電壓表示以發出的有功功率及機端電壓表示 四、發電機和負荷的參數及等值電路四、發電機和負荷的參數及等值電路 2.2.負載的參數及等值電路負載的參數及等值電路 圖圖4.35 4.35 負荷的等值電路負荷的等值電路(a) (a) 以功率表示；以功率表示； (b) (b) 以阻抗表示；以阻抗表示； (c) (c) 以導納表示以導納表示 2222llllllllURPSUXQS1llYZ4.2 簡單電力網的潮流計算簡單電力網的潮流計算 電力網潮流計算計算的義務：針對詳細的電力系統知電電力網潮流計算計算的義務：針對詳

39、細的電力系統知電力系統的構造及聯接關系，根據給定的有功、無功負荷，力系統的構造及聯接關系，根據給定的有功、無功負荷，發電機發出的有功功率以及發電機母線電壓有效值，求解發電機發出的有功功率以及發電機母線電壓有效值，求解電力網中其它各母線的電壓、各條線路中的功率以及功率電力網中其它各母線的電壓、各條線路中的功率以及功率損耗等。損耗等。潮流計算不僅經常進展，而且還是其它計算的根底。潮流計算不僅經常進展，而且還是其它計算的根底。 3.3 簡單電力網的潮流計算簡單電力網的潮流計算 一、電壓降落、電壓損失和電壓偏移一、電壓降落、電壓損失和電壓偏移 1. 電壓降落電壓降落:指線路首末端電壓的相量差，即指線路

40、首末端電壓的相量差，即 12(j )UUUI RX當負荷為感性時，當負荷為感性時， 2222SUIPjQ*22222SPjQIUU222222222()()PjQUI RjXRjXUP RQ XP XQRjUj UUU因此因此 222P RQ XUU其中：其中： 電壓降落的縱分量電壓降落的縱分量 222P XQ RUU 電壓降落的橫分量電壓降落的橫分量 那么那么 上式兩側乘以上式兩側乘以 可把相電壓相量改為線電壓相量，單相功可把相電壓相量改為線電壓相量，單相功率也可以改用三相功率表示，即率也可以改用三相功率表示，即 303je222222PRQ XP XQ RUjUj UUU 線路首端電壓有效

41、值為：線路首端電壓有效值為： 2212()UUUU 首末端電壓的相位差為：首末端電壓的相位差為： 12tanUUU闡明：上述公式是按感性負荷下推出的，假設為容性負荷，公式不變，無闡明：上述公式是按感性負荷下推出的，假設為容性負荷，公式不變，無功功率功功率Q前面的符號應改動。前面的符號應改動。222222P RQ XP XQ RUjUj UUU 2電壓損失電壓損失:線路首末端電壓的代數差，即線路首末端電壓的代數差，即 21UUU2222222222212)(2UUUUUUUUUU2222212UUUUUU因此因此 將將 按二項式定理展開并取前兩項得：按二項式定理展開并取前兩項得： 2212()U

42、UUUFP2、Q2、U2的單位分別為的單位分別為kW、kvar 和和kV ，且一切參數必需，且一切參數必需是線路上同一點的參數。是線路上同一點的參數。幾點闡明幾點闡明: : F對于對于110kV及以下電壓等級的電力網，可忽略電壓降落的橫及以下電壓等級的電力網，可忽略電壓降落的橫分量分量 ，此時，電壓損失就等于電壓降落的縱分量，此時，電壓損失就等于電壓降落的縱分量 ，即，即 2U2U221222PR Q XUUUUUF電壓損失通常以線路額定電壓的百分數表示，即電壓損失通常以線路額定電壓的百分數表示，即100%21NUUUUF假設知線路首端的參數假設知線路首端的參數 P1、Q1、U1，那么，那么規

43、程規定：電力網正常運轉時的最大電壓損規程規定：電力網正常運轉時的最大電壓損 耗普通不應超越耗普通不應超越10% ；缺點運轉；缺點運轉 普通不超越普通不超越15%20%。111UXQRPU教材有詳細推導教材有詳細推導3.3.電壓偏移：電力網中恣意點的實踐電壓電壓偏移：電力網中恣意點的實踐電壓U U同該處同該處網絡額定電壓網絡額定電壓UNUN的數值差，它反映的是電壓質的數值差，它反映的是電壓質量。量。NN%100UUmU 4. 4.配電網的電壓損失計算配電網的電壓損失計算 1放射形線路電壓損失計算放射形線路電壓損失計算1U 放射形線路如圖放射形線路如圖4.39a所示。設線路首末端相電壓分別為所示。

44、設線路首末端相電壓分別為 和和 ，負荷電流為，負荷電流為I ，負荷的功率因數為，負荷的功率因數為 ，那么，那么 2U2cosXIRIUUUUj22122sincosIXIRbgaffdafadU一相的電壓損失為：一相的電壓損失為：aeUUU21為便于計算，用為便于計算，用 替代替代 ，那么，那么 adae1放射形線路電壓損失計算放射形線路電壓損失計算換算成線電壓損失為：換算成線電壓損失為：)sincos(3322XRIUU)sincos(cos33222XRUPNNUQXPR 式中，式中，P、Q、UN 、 的單位分別為的單位分別為kW、kvar 、kV和和V。U1放射形線路電壓損失計算放射形線

45、路電壓損失計算2樹干式線路電壓損失計算樹干式線路電壓損失計算各支線的負荷功率各支線的負荷功率用用p、q表示；表示；各段干線的功率各段干線的功率 用用P、Q表示；表示；各段線路的長度、電阻和電抗各段線路的長度、電阻和電抗分別用分別用l、r和和x表示；表示； 各負荷到電源之間的干線長度、電阻和電抗各負荷到電源之間的干線長度、電阻和電抗分別用分別用L、R和和X表示。表示。 假設忽略各段線路的功率損耗，那么每段干線的功率可假設忽略各段線路的功率損耗，那么每段干線的功率可用各支線的負荷功率表示，即用各支線的負荷功率表示，即3211pppPl1段：段： 3211qqqQl2段：段： 322ppP322qq

46、Ql3段：段： 33pP 33qQ 各線干段的電壓損失為各線干段的電壓損失為:NUxQrPU11111l1段：段： NUxQrPU22222l2段：段： l3段：段： NUxQrPU33333圖圖3-22 樹干式線路電壓損失計算圖樹干式線路電壓損失計算圖2樹干式線路電壓損失計算樹干式線路電壓損失計算n段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即 niNiiiiniiUxQrPUU11假設將各線干段的負荷用各支線負荷表示，那么上式可寫成：假設將各線干段的負荷用各支線負荷表示，那么上式可寫成： niNiiiiUXqRpU12樹干式線路電壓損失計算樹干

47、式線路電壓損失計算電壓損失的百分數為電壓損失的百分數為niiiiiNNxQrPUUUU123)(10110010%niiiiiNXqRpUU12)(101%或或n段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即 niNiiiiniiUxQrPUU11假設將各線干段的負荷用各支線負荷表示，那么上式可寫成：假設將各線干段的負荷用各支線負荷表示，那么上式可寫成： niNiiiiUXqRpU12樹干式線路電壓損失計算樹干式線路電壓損失計算當各段線路的導線截面、功率因數一樣時，有當各段線路的導線截面、功率因數一樣時，有101%11112niiiniiiNlQx

48、lPrUU10111112niiiniiiNLqxLprUiiiiiiiiLxXLrRlxxl rr1111,2樹干式線路電壓損失計算樹干式線路電壓損失計算3均勻無感線路電壓損失計算均勻無感線路電壓損失計算 對于全線導線型號一致且可不計線路感抗或負荷對于全線導線型號一致且可不計線路感抗或負荷 的線路的線路, ,其電壓損失百分數可表示為其電壓損失百分數可表示為 1cos112221%101010niiniiiiNNNp LMrUp LUAUAU式中式中, 為導線的電導率；為導線的電導率；A為導線的截面；為導線的截面； 為線路的一切功率矩或叫負荷矩之和；為線路的一切功率矩或叫負荷矩之和；iiiil

49、PLpM 二、功率損耗計算二、功率損耗計算 在電力系統中，由于電力線路、變壓器等設備具有阻抗在電力系統中，由于電力線路、變壓器等設備具有阻抗和導納，呵斥了有功功率及無功功率的損耗。和導納，呵斥了有功功率及無功功率的損耗。功率損耗的存在對電力系統運轉是不利的：功率損耗的存在對電力系統運轉是不利的：(1)(1)迫使投入運轉的發電設備容量要大于用戶的實踐負荷，迫使投入運轉的發電設備容量要大于用戶的實踐負荷，從而需求多裝設發電機組，多耗費大量的一次能源；從而需求多裝設發電機組，多耗費大量的一次能源；(2)(2)產生的熱量會加速電氣絕緣的老化，縮短電氣設備的產生的熱量會加速電氣絕緣的老化，縮短電氣設備的

50、壽命。這一損耗過大時，還能夠因過熱燒毀絕緣和熔化導壽命。這一損耗過大時，還能夠因過熱燒毀絕緣和熔化導體，致使設備損壞，影響系統的平安運轉。體，致使設備損壞，影響系統的平安運轉。所以運轉中要設法降低電力系統中的功率損耗。所以運轉中要設法降低電力系統中的功率損耗。 1.1.電力線路功率損耗的計算電力線路功率損耗的計算 LDS2S1S1SIC1QC2QRjX線路阻抗支路損耗 23lPI R23lQI X變動損耗線路阻抗支路損耗 23lPI R23lQI X變動損耗1.1.電力線路功率損耗的計算電力線路功率損耗的計算22222lSPQPRRUU22222lSPQQXXUU故有因為,USI3LDS2S1

51、S1S IC1QC2QRjXu特別留意：電壓與功率的對應關系。特別留意：電壓與功率的對應關系。線路導納支路損耗線路導納支路損耗 2C112C221212QBUQBU 固定損耗固定損耗 2C1C2NC1122QQBUQ LDS2S1S1SIC1QC2QRjX1.1.電力線路功率損耗的計算電力線路功率損耗的計算阻抗支路中的功率損耗：阻抗支路中的功率損耗：222TRTT22222TT22TXSPQPRRUUSPQQXXUU20TT00(j)jSGB UPQ 導納支路中的功率損耗導納支路中的功率損耗:UTjBTGIS,RT+jXT2.2.變壓器功率損耗的計算變壓器功率損耗的計算雙繞組變壓器的功率損耗雙

52、繞組變壓器的功率損耗 222TT0T022SPQPRPRPUU222TT0T022SPQQXQXQUU2kNT2NPURS2kNTN%100UUXS0N0%100ISQ用變壓器銘牌數據計算功率損耗用變壓器銘牌數據計算功率損耗 NUU 20NkTN%100100ISUSQS2Tk0N()SPPPS三繞組變壓器功率損耗計算三繞組變壓器功率損耗計算222312TT1T2T30222123SSSPRRRPUUU222312TT1T2T30222123SSSQXXXQUUU用銘牌數據計算用銘牌數據計算 222312TS1S2S30NNN()()()SSSPPPPPSSS 222312TS1S2S30NN

53、N()()()SSSQQQQQSSS 三、開式電力網潮流計算三、開式電力網潮流計算 電力網首、末端功率和電壓的平衡關系電力網首、末端功率和電壓的平衡關系LDS2S1S1SIC1QC2QRjXAbLDSAUbUAU 知負荷功率知負荷功率 和線路末端電壓和線路末端電壓LDS2U1)功率平衡關系 2)電壓平衡關系 選 為參考相量220UU根據知條件，可分為三種情況：根據知條件，可分為三種情況： 知線路首端功率和線路首端電壓知線路首端功率和線路首端電壓 1S1U 知線路末端的負荷功率和線路首端電壓 LDS1U功率平衡計算 22222N(j)jPQSRXPQU 2221NCBUQ21121BUQC電壓平

54、衡計算11111111112URQXPjUXQRPUUjUUU降壓變降壓變的處置的處置1 1用用UNUN求得各點的運算負荷求得各點的運算負荷2 2從末段線路開場，用從末段線路開場，用UNUN依次計算各段線路依次計算各段線路的功率損耗及各段首端功率的功率損耗及各段首端功率3 3用用UAUA和已求得的功率分布，從和已求得的功率分布，從A A點開場逐段點開場逐段計算電壓降落，求得計算電壓降落，求得Ub UcUb Uc和和UdUd4 4求得求得UbUb和和 Uc Ud Uc Ud 反復反復1 13 31.1.同級電壓的開式電力網同級電壓的開式電力網Abcd123 S L D b S L D cS L

55、D d212BiiNQBU 33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSSbcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB11 1用用UNUN求得各點的運算負荷求得各點的運算負荷S L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB1S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1

56、S2S1S2A233333333222c3222222211b2111111,() (), SS ,() (), SS ,() (), dLLNLLNLLNSSSSRjXSSSUSSSRjXSSSUSSSRjXSSSU 2 2從末段線路開場，用從末段線路開場，用UNUN依次計算各段線路的功率損耗依次計算各段線路的功率損耗S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A11111111222222222222, ()(), ()()AbAbAAbAAbAbbcbcbbccbcbcPRQ XP XQ RUUUUUUUUPRQ XP XQ

57、 RUVUUUUUUS d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A3 3用用UAUA和已求得的功率分布，從和已求得的功率分布，從A A點開場逐段計算電點開場逐段計算電壓降落，求得壓降落，求得UbUb、 UcUc和和UdUd含負荷變壓器的計算含負荷變壓器的計算首先計算出對應高壓側的負荷功率，再求相應的運首先計算出對應高壓側的負荷功率，再求相應的運算功率算功率NTTNLDTTLDLDSIjPSjXRVSSSSSS100% , )()(00020T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDdSTS0SLDdLDdS T1T2T3AbcdS

58、LDbSLDcSLDd假設節點假設節點b b接發電機接發電機T1T2T3AbcdSGSLDcSLDd210BBbTbGbQjQjSSSS A L-1 bT c d SLD L-22.2.兩級電壓的開式電力網兩級電壓的開式電力網 A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2 j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法一：包含理想變壓器，計算時，經過理想變壓方法一：包含理想變壓器，計算時，經過理想變壓器功率堅持不變，兩側電壓之比等于實踐變比器功率堅持不變，兩側電壓之比等于實踐變比k k。 A R1+ jX1 ZTR2+ j X2j B1/2 j B1/2j B2/2b d j

59、B2/2cS0方法二：將線路方法二：將線路L2L2的參數歸算到的參數歸算到L1L1電壓級電壓級222222222k/BBXkXRkR A L-1 bT c d SLD L-2方法三：用方法三：用型等值電路處置型等值電路處置 A R1+ jX1 ZT/kR2+ j X2jB1/2jB1/2jB2/2b djB2/2c ZT kk ZT 1kSLD0S A L-1 bT c d SLD L-2作業1、4-122、(1) (1) 不計功率損耗的功率初分布不計功率損耗的功率初分布2.1.2.1.IIIIIIIZIZIZVVAAA2A1ZZZIS.,IS.,IS.,1., 1IS2., 2IS四、兩端供

60、電網絡的功率分布四、兩端供電網絡的功率分布ZZZVVZZZIZZIZIZZZVVZZZIZIZZIAAAA1.2.2.1.2.1.2.1.)()(SSZZZVVVZZZSZZSZSSSZZZVVVZZZSZSZZSCLDNAACLDNAA*1*2*2*1*2*1*2*1*)()()()(忽略功率損耗，兩端取共軛并同乘忽略功率損耗，兩端取共軛并同乘VNVN，可得：，可得：1SSS由前面的方程組可解出由前面的方程組可解出循環功率循環功率由負荷決議的功率由負荷決議的功率忽略功率損耗的功率分布計算式忽略功率損耗的功率分布計算式(2) 計及功率損耗的功率分布 功率分點：功率由兩個方向流入的節點。功率分點